骨骼肌是一种附着在骨骼上并能运动的肌肉,是人体中含量最多的组织。
这种组织在轻微损伤后具有再生能力,这一过程由常驻的肌肉干细胞促进,有助于建立新的肌肉纤维。然而,急性肌肉损失(可能发生在严重事故中),进行性肌肉损失或遗传性疾病,如肌肉萎缩症,可能会损害这种组织修复过程。在这些情况下,患者可能会出现行动能力问题,生活质量下降,因此需要新的方法来帮助骨骼肌再生。
由于肌肉干细胞可以修复受损组织,以干细胞为基础的肌肉再生疗法的研究是一个活跃的研究领域。虽然这种方法很有前途,但肌肉干细胞的来源非常有限,目前在实验室中培养这些细胞是一个昂贵且耗时的过程。
最近,nibib资助的加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员发现了一种鸡尾酒药物,可以有效地激活和扩大肌肉干细胞的数量,这些细胞要么存在于肌肉中,要么从其他组织(如皮肤)中分离出来。
研究人员发现,在三种不同的小鼠模型中,肌肉干细胞可以治愈受损的组织:成年小鼠、老年小鼠(愈合能力下降)和肌肉萎缩小鼠模型(表现出严重的肌肉萎缩)。
这种药物混合物包括福斯克林,一种在植物中发现的化学物质,可以增加细胞中重要的信号分子环AMP的产生。鸡尾酒中还包括一种名为RepSox的小分子,它介导干细胞分化。李说,虽然这两种化合物都已用于干细胞研究,但它们对肌肉干细胞增殖和分化的综合影响是本研究的一个新发现。
研究人员使用从老鼠身上分离出来的皮肤细胞,这些细胞含有多种细胞类型,他们用鸡尾酒选择性地扩大了化学诱导的肌肉干细胞的数量。然后将这些肌肉干细胞植入受伤前小鼠的肌肉中。植入四周后,研究人员评估了受伤肌肉的愈合情况。在他们所有的模型中,植入的干细胞促进了肌肉修复和组织再生。
李和他的同事将他们的研究推进了一步。他们不是在培养皿中培养肌肉干细胞,而是想看看能否通过将鸡尾酒直接注入肌肉中来激活和扩大老鼠体内的肌肉干细胞数量。
研究人员将他们的药物鸡尾酒装入纳米颗粒中,允许在两周的时间内控制鸡尾酒的释放。然后将这些载药纳米颗粒注射到受伤前的成年或老年动物的肌肉中。与注射空纳米颗粒的小鼠相比,注射载药纳米颗粒的小鼠肌肉再生和功能明显改善。
研究人员利用已经存在于肌肉中的干细胞进行增殖的方法有几个优点。Li和他的同事们设想了一种现成的肌肉修复治疗方法,通过将他们的药物鸡尾酒直接注射到受损组织中,而不是在培养皿中培养干细胞然后将其植入病人体内。然而,李指出,这种方法依赖于常驻肌肉干细胞的存在,不能用于广泛的肌肉损失。
NIBIB发现科学与技术部门主任David Rampulla博士说:“这项工作代表了组织再生领域向前迈出的有希望的一步,并可能导致更有效的修复受损肌肉的方法。”“对于肌肉损伤或慢性肌肉萎缩的患者,这种方法可以显著提高他们的生活质量,”他说。